DE1775683B2

DE1775683B2 - Friction clutch actuated by hydraulic fluid

Info

Publication number: DE1775683B2
Application number: DE19681775683
Authority: DE
Inventors: Aahlen Karl Gustav
Original assignee: SRM Hydromekanik AB
Current assignee: SRM Hydromekanik AB
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1968-09-10
Publication date: 1970-11-19
Also published as: US3542177A; BE720812A; SE338695B; FI53944C; DE1775683A1; GB1230568A; FR1579941A; AT293802B; CH478359A; FI53944B

Description

Unter besonderen Betriebsbedingungen, z. B. beim Anfahren eines Fahrzeugs, muß eine Kupplung der vorliegenden Art auch in der Lage sein, kurzzeitig ein sehr hohes Drehmoment zu übertragen. Würde 5 man dazu die Kupplung entsprechend groß auslegen, so liefe dies der erfinderischen Aufgabenstellung zuwider, und außerdem würde die für den normalen Fahrbetrieb dann zu groß bemessene Kupplung verhältnismäßig rauh ansprechen. Es wird deshalb in beeinen umlaufenden Betätigungszylinder zum Aus- io vorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlarücken derselben vorzusehen, wobei der Ausrückvor- gen, daß der Betätigungszylinder zum Einrücken der gang in bekannter Weise zusätzlich auch noch durch Reibungskupplung und/oder der Betätigungszylinder eine Feder unterstützt werden kann. Diese bekannten zum Ausrücken der Kupplung mit einem in AbKonstruktionen mit zwei umlaufenden Betätigungs- hängigkeit des zu übertragenden Drehmoments und/ zylindern zielen darauf ab, den in den Betätigungs- 15 oder in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses zylindern infolge Fliehkraft entstehenden Überdruck steuerbaren Druck beaufschlagbar ist. Außerdem gegenüber dem vom Hydrauliksystem gelieferten Be- kann in weiterer, bevorzugter Ausführung vorgesehen tätigungsdruck des Drucköls für die Betätigungs- sein, daß die Reibscheiben der Reibungskupplung mit zylinder sich gegenseitig ausgleichen zu lassen. Diese Belägen aus Sintermaterial versehen sind, in wel-Kompensation der sogenannten Rotationsparaboluide ao chem harte Partikeln aus beispielsweise Silikon eindes Drucköls in den Betätigungszylindern ist jedoch in geschlossen sind. Dadurch erhält man je nach dem mehrfacher Hinsicht nachteilig. Erstens verliert man Druck, mit welchem der Betätigungszylinder zum durch den Druckausgleich die Möglichkeit, den Druck Einrücken der Kupplung beaufschlagt wird, einen des Rotationsparaboluids in vorteilhafter Weise wäh- unterschiedlichen Haftungskoeffizienten, so daß bei rend der Fahrt als Haltedruck auf die Reibungskupp- 25 gegebenen Baumaßen und einem gesteigerten, aber lung wirken zu lassen, so daß der Druck im Hydrau- noch erträglichen Druck, ein besonders hohes Drehliksystem entsprechend niedriger sein kann. Zweitens
ist der Dichtungsaufwand an zwei rotierenden Betätigungsylindern beträchtlich, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Dichtungen nicht nur dem voraus- 30
berechneten Betätigungsdruck der Kupplung zum
Übertragen eines bestimmten Drehmoments, sondern
zusätzlich dem Druck, der sich gegenseitig kompensierenden Rotationsparaboluide standhalten müssen.Under special operating conditions, e.g. B. when starting a vehicle, a clutch of the present type must also be able to briefly transmit a very high torque. If the clutch were designed to be correspondingly large for this purpose, this would run counter to the task of the invention, and the clutch, which is then too large for normal driving, would respond relatively harshly. It is therefore to be provided in a revolving actuating cylinder for the preferred embodiment of the invention, the disengagement being that the actuating cylinder for engaging the gear can additionally be supported in a known manner by a friction clutch and / or the actuating cylinder by a spring . These known for disengaging the clutch with an in ab In addition, compared to the loading supplied by the hydraulic system, in a further preferred embodiment the operating pressure of the pressure oil for the actuation can be provided so that the friction disks of the friction clutch with the cylinder can be mutually balanced. These coverings are made of sintered material, in wel-compensation of the so-called Rotationsparaboluide ao chem hard particles made of, for example, silicone and pressure oil in the actuating cylinder is, however, closed. Thereby one gets disadvantageous depending on the several respects. Firstly, one loses pressure with which the actuating cylinder is subjected to the possibility of engaging the clutch pressure through the pressure equalization, one of the rotational parabolic fluid advantageously choosing a different coefficient of adhesion, so that the structural dimensions given as holding pressure on the friction clutch at the end of the journey and an increased, but letting act, so that the pressure in the hydraulic still bearable pressure, a particularly high rotary system can be correspondingly lower. Secondly
the sealing effort on two rotating actuating cylinders is considerable, whereby it must be taken into account that the seals are not only used in advance
calculated actuation pressure of the clutch for
Transferring a certain torque, rather
in addition to the pressure that the mutually compensating parabolic rotors have to withstand.

Drittens macht die Druckölzufuhr und -ableitung 35 bei zwei rotierenden Zylindern beträchtliche Schwierigkeiten, wenn kein freies Achsende zur Verfügung steht.Thirdly, the pressure oil supply and discharge 35 causes considerable difficulties with two rotating cylinders, if no free axis end is available.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
hydraulisch-betätigbare Reibungskupplung der ein- 40 mische Drehmomentwandler ist mit einer Speisegangs genannten Art zu schaffen, bei der unter Aus- druckpumpe zur Aufrechterhaltung eines bestimmten nutzung des Rotationsparaboluids in einem Betäti- Basisdruckes im Wandler, zur Zirkulation des Öls gungszylinder der Kupplung deren vom Hydraulik- zum Zwecke der Kühlung und möglicherweise auch system gelieferter Betriebsdruck niedrig gehalten bzw. zur Versorgung einer Bremse mit Drucköl, durch bei üblichem Betriebsdruck die Kupplung in kleine- 45 welche das Leitrad des Wandlers gegen Drehung ren Baumaßen ausgeführt werden kann. festhaltbar ist, ausgerüstet. Der von der Pumpe ent-It is an object of the present invention to provide a
The hydraulically-actuated friction clutch of the single torque converter is to be created with a type of feed, in which the hydraulic cylinder of the clutch is operated under a pressure pump to maintain a certain use of the rotary parabolic fluid in an actuating base pressure in the converter, for the circulation of the oil - for the purpose of cooling and possibly also system-supplied operating pressure kept low or to supply a brake with pressurized oil, through the clutch in small dimensions at normal operating pressure, which the stator of the converter can be designed against rotation. is retained, equipped. The generated by the pump

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß wickelte Öldruck wird von einem Maximaldruckvendadurch gelöst, daß der Betätigungszylinder zum Aus- til begrenzt, welches für die Übertragung eines hohen rücken der Kupplung im stationären Gehäuse dreh- Anfahrmoments derart bestätigbar ist, daß es auf ein fest gehalten ist und über ein Axial-Drucklager die 50 Signal eines Drehzahlreglers hin unterhalb einer Druckscheibe ausrückt. bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle erst beiThe above object is achieved according to the invention, the oil pressure is wound from a maximum pressure valve solved that the actuating cylinder limited to Austil, which for the transmission of a high move the clutch in the stationary housing rotational starting torque can be confirmed in such a way that it is on is held firmly and via an axial thrust bearing the 50 signal of a speed controller down below a Thrust washer disengages. certain speed of the output shaft only at

Die vorgeschlagene Konstruktion bietet die Mög- einem Druck in der Größenordnung von 10 kg/cm² lichkeit einer sehr einfachen und schnellen Druck- öffnet. Oberhalb dieser Drehzahl aber bereits bei einem ölzufuhr zu dem stationären Betätigungszylinder, des- Druck von ungefähr 4 kg/cm². Außer der genannten sen Dichtungen unproblematisch sind. Im Betäti- 55 Speisedruckpumpe zur Aufrechterhaltung des Basisgunszylinder zum Einrücken und Halten der Kupp- druckes im Wandler kann auch noch eine Hochlung bildet sich infolge Fliehkraft ein Druck aus, druckpumpe vorgesehen sein, welche einen Druck bis der größer ist als im Zuleitungssystem, so daß bei heraus zu 22 kg/cm² erzeugt.The proposed construction offers the possibility of a pressure of the order of magnitude of 10 kg / cm ^{2 of} a very simple and quick pressure opening. Above this speed, however, already with an oil supply to the stationary actuating cylinder, the pressure of approximately 4 kg / cm ² . Except for the aforementioned sen seals are unproblematic. In the actuating feed pressure pump for maintaining the basic gun cylinder for engaging and maintaining the clutch pressure in the converter, a pressure pump can also be provided as a result of centrifugal force out to 22 kg / cm ² .

entsprechender Regelung der letztere während der Gemäß der Darstellung in Fig. 1 hat die erfin-corresponding regulation of the latter during the As shown in Fig. 1, the inven-

Fahrt niedrig gehalten werden kann. Dies wirkt sich 60 dungsgemäße Kupplung eine Eingangswelle 2 und wieder auf die Bemessung der Teile der Kupplung eine Abtriebswelle 4. Die Eingangswelle 2 ist in einem und insbesondere der rotierenden Dichtungen aus, Kugellager 8 gelagert und trägt, drehfest verbunden, deren Lebensdauer außer von der Gleitgeschwindig- ein scheibenförmiges Kupplungswiderlager 6. An dem keit auch vom Druck abhängig ist. Es ergeben sich Widerlager 6 ist eine Art Kolben 10 angeordnet, der also kleine Baumaße, ein geringeres Gewicht, nied- 65 gegen das Widerlager 6 mittels einer Dichtung 12 und rigere Herstellungskosten und während des Betriebs gegen ein stationäres Teil 14 mittels eines Kolbengeringere druckabhängige Verluste und eine größere rings 16 abgedichtet ist. Der Kolben 10 weist einen Zuverlässigkeit des Systems. zylindrischen Ansatz 18 auf, in den eine ringförmigeRide can be kept low. This affects 60 proper coupling an input shaft 2 and again on the dimensioning of the parts of the coupling an output shaft 4. The input shaft 2 is in one and in particular the rotating seals, bearing and bearing ball bearings 8, non-rotatably connected, whose service life apart from the Gleitgeschwindig- a disk-shaped coupling abutment 6. On the also depends on the pressure. The result is abutment 6, a type of piston 10 is arranged so small dimensions, a lower weight, low 65 against the abutment 6 by means of a seal 12 and Rigere manufacturing costs and during operation against a stationary part 14 by means of a piston lower pressure-dependent losses and a larger ring 16 is sealed. The piston 10 has a System reliability. cylindrical extension 18, in which an annular

moment übertragen werden kann.moment can be transmitted.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 im Axialschnitt eine an der Abtriebsseite eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnete Reibungskupplung gemäß der Erfindung,F i g. 1 in axial section one arranged on the output side of a hydrodynamic torque converter Friction clutch according to the invention,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung ähnlich F i g. 1 in einer anderen Axialebene.F i g. FIG. 2 is an enlarged sectional view similar to FIG. 1 in another axial plane.

Fig. 1 zeigt eine Reibungskupplung an der Abtriebsseite eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit umlaufendem Wandlergehäuse, daß zur normalerweise unmittelbaren Verbindung mit der Antriebsmaschine vorgesehen ist. Der hydrodyna-Fig. 1 shows a friction clutch on the output side a hydrodynamic torque converter with a rotating converter housing that for normally a direct connection with the prime mover is provided. The hydrodynamic

Druckscheibe 20 eingesetzt ist. Zwischen dem Widerlager 6 und dem Kolben 10 ist die Arbeitskammer eines Betätigungszylinders gebildet.Pressure disc 20 is used. The working chamber is located between the abutment 6 and the piston 10 an actuating cylinder formed.

Das Widerlager 6 weist ferner einen zylindrischen Ansatz 21 auf, dessen Innenseite mit Keilnuten 22 versehen ist, in welche eine Reibscheibe 24 eingreift. Eine Feder 26 ist bestrebt, das Widerlager 6 und die Druckscheibe 20 in Axialrichtung voneinander zu trennen. An der Abtriebswelle 4 ist eine Nabe 28 befestigt. Die Abtriebswelle 4 ist innerhalb eines feststehenden Gehäuses 30 mittels eines Kugellagers 32 gelagert (Fig.2), und der Ringspalt zwischen Gehäuse 30 und Abtriebswelle 4 ist mittels einer Lippendichtung 34 abgedichtet. Auf der Nabe 28 sitzen, drehfest verbunden, Reibscheiben 36, die sich in dem Spalt zwischen der Reibscheibe 24 und dem Widerlager 6 bzw. der Reibscheibe 24 und der Druckscheibe 20 erstrecken. Das Kupplungsgehäuse 30 ist mit Hilfe von Schrauben an einer Getriebeendwand 38 befestigt, vor welcher ein Zylinder 42 angeordnet ist, der einen ao Kolben 40 aufnimmt. Der Zylinder 42 ist an seinem Innendurchmesser gegen das Widerlager 6 durch Kolbenringe 44 abgedichtet.The abutment 6 also has a cylindrical extension 21, the inside of which is provided with keyways 22 is provided, in which a friction disk 24 engages. A spring 26 strives to the abutment 6 and the Separate thrust washer 20 from one another in the axial direction. A hub 28 is attached to the output shaft 4. The output shaft 4 is within a stationary housing 30 by means of a ball bearing 32 stored (Fig.2), and the annular gap between housing 30 and output shaft 4 is by means of a lip seal 34 sealed. On the hub 28 sit, rotatably connected, friction disks 36, which are located in the Gap between the friction disk 24 and the abutment 6 or the friction disk 24 and the pressure disk 20 extend. The clutch housing 30 is fastened to a transmission end wall 38 by means of screws, in front of which a cylinder 42 is arranged which receives an ao piston 40. The cylinder 42 is on his Inner diameter sealed against the abutment 6 by piston rings 44.

Durch eine Leitung 46, einen Kanal 48, eine Durchbrechung 50 und einen Ringspalt 52 gelangt Drucköl in die Kammer zwischen dem Widerlager 6 und dem Kolben 10, so daß sich dieser mit der an ihm befestigten Druckscheibe 20 nach links bewegt und hierdurch den Abstand zwischen der Druckscheibe 20 und dem Widerlager 6 verringert, bis auf die Oberflächen der Teile 20, 36, 24, 36 und 6 Druck ausgeübt wird. Dadurch rückt die Kupplung ein und überträgt Drehmoment im Verhältnis zum Öldruck zwischen dem Kolben 10 und dem Widerlager 6. Dieser Druck ist teilweise abhängig von dem Zuleitungsdruck in der Leitung 46 und teilweise von der Drehung der Kupplung, die in der Arbeitskammer zwischen dem Kolben 10 und dem Widerlager 6 einen Rotationsparaboloiddruck aufbaut.Pressure oil passes through a line 46, a channel 48, an opening 50 and an annular gap 52 into the chamber between the abutment 6 and the piston 10, so that this is attached to it with the Pressure disc 20 moved to the left and thereby the distance between the pressure disc 20 and the Abutment 6 is reduced until the surfaces of the parts 20, 36, 24, 36 and 6 pressure is applied. This engages the clutch and transfers torque in proportion to the oil pressure between the Piston 10 and the abutment 6. This pressure is partly dependent on the supply pressure in the Line 46 and partly from the rotation of the clutch, which is in the working chamber between the piston 10 and the abutment 6 builds up a rotational paraboloid pressure.

Zum Ausrücken der Kupplung ist es erforderlich, nicht nur die Leitung 46 druckfrei zu machen, sondern auch diesen Rotationsparaboloid zu beseitigen, der bei höheren Drehzahlen einen wesentlichen Einfluß ausübt. Dieses Problem wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch gelöst, daß der stationäre Kolben 40 mit Hilfe von Öldruck innerhalb der Arbeitskammer 56 des Zylinders 42 gegen den Kolben 10 gedrückt wird, wobei das öl parallel zur Leitung 46 durch eine Leitung 54 eintritt. Eine Oberfläche 57 bildet eine Axiallagerfläche, und dieses Axiallager wird durch Öl geschmiert, das über ein Rückschlagventil 58 aus der Arbeitskammer 56 zugeführt wird. Der Kolben 40 ist gegen den Zylinder 42 durch Gummiringe 60 und 62 abgedichtet. Der Kolben 40 bewegt dann den Kolben 10 nach rechts, bis fast Berührung zwischen dem Kolben 10 und dem Widerlager 6 besteht. Das in der Arbeitskammer zwischen dem Kolben 10 und dem Widerlager 6 zurückgebliebene Öl entweicht nun durch eine Durchbrechung 64, die in diesem Zustand zur Reibscheibe 36 hin offen ist. In geschlossenem Zustand der Kupplung hingegen deckt die Reibscheibe 36 die Durchbrechung 64 ab.To disengage the clutch, it is necessary not only to depressurize the line 46, but also to depressurize it also to eliminate this paraboloid of revolution, which has a significant influence at higher speeds exercises. This problem is solved in the present embodiment in that the stationary piston 40 with the help of oil pressure within the working chamber 56 of the cylinder 42 against the Piston 10 is pressed, the oil entering parallel to line 46 through a line 54. One surface 57 forms a thrust bearing surface, and this thrust bearing is lubricated by oil flowing through a Check valve 58 is supplied from the working chamber 56. The piston 40 is against the cylinder 42 sealed by rubber rings 60 and 62. The piston 40 then moves the piston 10 to the right, until there is almost contact between the piston 10 and the abutment 6. That in the working chamber between the oil remaining in the piston 10 and the abutment 6 now escapes through an opening 64, which in this state is open to the friction disk 36. When the clutch is closed on the other hand, the friction disk 36 covers the opening 64.

Die Feder 26 hält den Kolben 10 in axialer Anlage mit dem Widerlager 6, wenn sich kein öl in der dazwischengelegenen Arbeitskammer mehr befindet. Der Kolben 40 wird von Anschlägen 66 gegen Drehung gehalten, die sich gegen einen Teil des Zylinders 42 abstützen. Der Kolben 40 wird ferner gegenüber einer Fortsetzung seiner Druckausübung auf den Kolben 10 durch einen Sprengring 68 gehindert, der nur so lange einen Druck des Kolbens 40 gegen den Kolben 10 in Richtung auf das Widerlager 6 gestattet, wie zwischen den Kolben 10 und Widerlager 6 noch ein axialer Abstand besteht. Anschläge 70 und Ausnehmungen 72 verhindern eine Drehung des Widerlagers 6 und des Kolbens 10 relativ zueinander. Auf Grund dieser Anordnung wirkt der Kolben 40 nur für eine begrenzte Zeitdauer. Die Verluste in dem Axialdrucklager sind deswegen bedeutungslos sowohl im Hinblick auf den Wirkungsgrad wie auf die Erwärmung. Weiterhin erfolgt das Ausrücken der Kupplung sehr schnell, da der Kolben 40 auf die Flüssigkeit zwischen dem Kolben 10 und dem Widerlager 6 einen Druck ausübt, der diese zur Rückkehr durch den Kanal 48 zwingt, während andererseits beim Einrücken der Kupplung der Druck zwischen dem Kolben 10 und dem Widerlager 6 das öl aus der Arbeitskammer 56 herausdrücken muß, was nur einen leichten Kraftanstieg zwischen der Druckscheibe 20 und dem Widerlager 6 zur Folge hat.The spring 26 keeps the piston 10 in axial contact with the abutment 6 when there is no oil in the intermediate one Working chamber is more. The piston 40 is held against rotation by stops 66 which are against part of the cylinder 42 support. The piston 40 is also opposed to a continuation of its pressure exertion on the piston 10 prevented by a snap ring 68, the only so long a pressure of the piston 40 against the piston 10 allowed in the direction of the abutment 6, as between the piston 10 and abutment 6 another axial distance exists. Stops 70 and recesses 72 prevent rotation of the abutment 6 and the piston 10 relative to one another. Due to this arrangement, the piston 40 only acts for a limited period of time. The losses in the thrust bearing are therefore meaningless in both the Both in terms of efficiency and heating. The clutch is also disengaged very quickly, as the piston 40 hits the liquid between the piston 10 and the abutment 6 exerts a pressure which forces it to return through channel 48, while on the other hand upon engagement the clutch, the pressure between the piston 10 and the abutment 6, the oil from the working chamber 56 must push out what only a slight increase in force between the thrust washer 20 and the abutment 6 results.

Damit die Kupplung im ausgerückten Zustand ohne Verschleiß der Reibscheiben frei laufen kann, ist für die Reibscheibe 24 eine Abstandshalteeinrichtung 74/740 vorgesehen, und es sind Abstandshalter 76/760 aus selbstschmierendem Material an die Reibscheiben 36 angefügt.So that the clutch can run freely in the disengaged state without wear to the friction disks, A spacer device 74/740 is provided for the friction disk 24, and there are spacers 76/760 made of self-lubricating material attached to the friction disks 36.

Damit bei der Kupplung während des Anfahrens, also im Bereich der höchsten Drehmomentvervielfachung unter Anwendung des höchsten Öldrucks im Zylinder 42, 56 ein spezifischer Flächendruck auf die Reibscheiben ausgeübt wird, der nach der Synchronisation der Kupplung ausreichend ist, um durch einen »Eindrückeffekt« den Reibungskoeffizienten zu vergrößern, sollen die Kupplungsbeläge vorzugsweise aus Sintermetall bestehen, in welchem Partikeln aus Metallkarbid eingeschlossen sind. Wenn der Öldruck im höheren Geschwindigkeitsbereich vermindert wird, wird auch der Reibungskoeffizient und damit die Haltekapazität der Kupplung herabgesetzt.This means that with the clutch during start-up, i.e. in the area of the highest torque multiplication using the highest oil pressure in the cylinder 42, 56 a specific surface pressure on the Friction disks are exerted, which after the synchronization of the clutch is sufficient to go through To increase the coefficient of friction to increase the »indentation effect«, the clutch linings should preferably be used consist of sintered metal in which particles of metal carbide are enclosed. When the oil pressure is reduced in the higher speed range, the coefficient of friction and thus the holding capacity of the clutch is reduced.

Claims

Patent claims:

1. Friction clutch that can be actuated by hydraulic fluid, in particular for use on the output side of a hydrodynamic torque converter with a rotating, on the Pressure disc of the clutch acting actuating cylinder for engaging the same and with a further actuation cylinder for disengagement, characterized in that the actuation cylinder (40, 42) for disengagement the coupling (6, 20, 24, 36) is held in the stationary housing in a rotationally fixed manner and via a thrust bearing (57) disengages the thrust washer (20).

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the working chamber of the dem Engagement of the clutch (6, 20, 24, 36) serving actuating cylinder (6, 10) when disengaging the clutch can be emptied via an opening (64), which when the clutch is engaged can be closed automatically by the friction disks (36).

3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the piston (40) of the counter Rotation of the actuating cylinder held (40, 42)

with channels for supplying pressure oil from the working chamber (56) of this cylinder to the Thrust bearing (57) is provided.

4. Coupling according to claim 1, characterized in that the actuating cylinder (6,10) to engage the clutch and / or the actuating cylinder (40,42) to disengage the Coupling with a depending on the torque to be transmitted and / or depending the speed ratio controllable pressure can be applied.

5. Coupling according to claim 1, characterized in that the friction discs (24, 36) of the Friction clutch are provided with linings made of sintered material, in which hard particles are made for example silicone are included.

1 sheet of drawings